Luftein- und Austragsprozesse bei Anlagen für Peltonturbinen im Gegendruckbetrieb

Luftein- und Austragsprozesse bei Anlagen für Peltonturbinen im Gegendruckbetrieb von Arch,  Alexander
Der Einsatz von Pelton-Turbinen im Bereich von Pumpspeicheranlagen gewinnt aufgrund ihrer guten Regelfähigkeit immer mehr an Bedeutung im europäischen Elektrizitätsmarkt. Eine konstruktive Besonderheit ist dabei der Einsatz einer Peltonturbine im Gegendruck, wobei bei dieser Anlagenkonfiguration der Wasserspiegel des Unterwasserreservoirs oberhalb der Strahlkreisebene der Turbine liegt. Hierbei ist es zur Vermeidung von Wirkungsgradeinbußen erforderlich, dass die durch das vom Peltonrad abströmende Wasser eingetragene Luft im Unterwasserkanal vollständig aus dem Wasser entweichen kann. Zurzeit existieren nur grobe Näherungsformeln für die Berechnung der interessierenden Entgasungslänge. Weiters ist über die Strömungsprozesse im Gehäuse einer Peltonturbine und dem dort stattfindenden Lufteintrag nur wenig bekannt. Um den Gesamtprozess einer Peltonturbine im Gegendruckbetrieb beschreiben und quantifizieren sowie die Unterwasserkanallänge im Planungsstadium genauer abschätzen zu können, werden Angaben über die determinierenden Parameter des Luftein- und Austragsprozesses bei solchen Kraftwerken benötigt. In der vorliegenden Arbeit wurden die für die Prozesse relevanten Parameter wie Abstrahlgeschwindigkeiten vom Peltonbecher, Größe und Form der auf die Wasseroberfläche auftreffenden Wasserpartikeln, Verteilung der Auftreffgeschwindigkeiten dieser Wassermassen über die Gehäusegrundfläche, Luftkonzentration im Gehäuse und deren Verteilung über den Unterwasserkanal, Größe und Aufstiegsgeschwindigkeit der im Unterwasserkanal vorhandenen Luftblasen sowie die interessierende Größe der Entgasungslänge behandelt. Dazu wurden in situ Messungen im Gehäuse einer Prototypturbine und in den Unterwasserkanälen dreier Kraftwerke mit Peltonturbinen durchgeführt. Detailuntersuchungen der Luftein- bzw. Austragsprozesse sowie zum Einfluss der erhöhten Gasdichte bei Gegendruck auf das Wasser Luft Gemisch bildeten darüber hinaus weitere Grundlagendaten, welche mit vorhandenen theoretischen Erkenntnissen verglichen wurden. Die Ergebnisse ermöglichen nun eine Berechnung der Entgasungslänge ab Kanalbeginn, welche hauptsächlich von der Wassertiefe im Unterwasserkanal, der Auftreffgeschwindigkeit der Wasserpartikel auf die Oberfläche des Unterwasserkanals und der Abflussgeschwindigkeit im Unterwasserkanal abhängen. Die vorgestellten Naturmesswerte bilden außerdem eine Grundlage für die Kalibrierung numerischer Vergleichsrechnungen.
Aktualisiert: 2023-03-24
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15. JUWI Treffen

15. JUWI Treffen von TU Graz Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft
Vorwort zum 15. JUWI – TreffenSeit dem ersten Treffen von jungen WissenschaftlerInnen an deutschsprachigen Wasserbauinstituten1999 in Weimar sind inzwischen 15 bewegte Jahre vergangen. Wir freuen unssehr, zum zweiten Mal seit 2005 junge, forschende TeilnehmerInnen am Institut fürWasserbau und Wasserwirtschaft der Technischen Universität Graz begrüßen zu dürfen. DasJUWI Treffen versteht sich als Forum von JungwissenschaftlerInnen, welche sich vorwiegendim Prozess der Erstellung ihrer Dissertation befinden sowie engagierte Diplomanden oderPost-Docs. In diesem Jahr wird auch die Kooperation mit dem ICOLD Young EngineersForum hervorgehoben.Das Treffen wird traditionell in einem ungezwungenen, persönlichen Rahmen gehalten. DieÜberschaubarkeit der Gruppe begünstigt ein Kennenlernen aller Teilnehmer um denfachlichen, sowie den individuellen Austausch zu vertiefen. Hierbei ist es das Zieldissertationsspezifische oder standortspezifische wasserbauliche Themen zu diskutieren.Südlich des Alpenhauptkammes gelegen wird in der südösterreichischen Region Steiermarkund Kärnten ein wassertechnischer Schwerpunkt auf die Erzeugung von elektrischer Energiedurch Laufwasserkraft an den größeren Flüssen Mur und Drau gelegt. In diesemSpannungsfeld sind zunehmend wasserbauliche Forschungsfragen bezüglich des GeschiebeundSchwebstoffmanagements sowie der Fischdurchgängigkeit zu bearbeiten. Ein weitererFokus wird auf die Generierung von Spitzenstrom und Ausgleichsenergie in der südlichenOstalpenregion gelegt. Dazu führt uns die Exkursion am 02. August zur KraftwerksanlageMalta mit der Kölnbreinsperre zu einem der Höhepunkte der Veranstaltung. Derzeit werdendort große Baumaßnahmen durchgeführt, um zwei bestehende Kraftwerksanlagen undbestehende Wasserreservoire mit zusätzlicher Turbinen- und Pumpleistung auszustatten.Damit wird ein Beitrag geleistet um die zunehmende Volatilität des Stromdargebotsausgleichen zu können. Daher ist sicherlich für genügend Diskussionsstoff gesorgt um dasderzeit sehr komplexe Thema Energiewende ausführlich zu erörtern. Um den hohenAnforderungen an Natur, Gesellschaft und Technik gerecht zu werden, welche imSpannungsfeld Wasser stehen, sind fortwährende Forschung und Ausbildung sowie derpersönliche Austausch von Beteiligten stets erforderlich. Darum freuen wir uns diesenevidenten Beitrag mit dem JUWI Treffen 2013 mit vielen begeisterten Teilnehmern leisten zukönnen, und wünschen viel Spaß beim Lesen des vorliegenden Tagungsbandes.
Aktualisiert: 2023-03-24
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